JP2006125762A

JP2006125762A - 室内機およびこれを備えた空気調和装置ならびにその運転方法

Info

Publication number: JP2006125762A
Application number: JP2004316343A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shiotani; 篤塩谷; Masahiko Nakamoto; 正彦中本; Tomohiro Sakaguchi; 知宏阪口
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】高圧ガス管の油回収を効率よく簡便に行う。
【解決手段】低圧ガス管７、高圧ガス管５および液管９によって室外ユニット１と接続され、高圧ガス管５または液管９から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器４０を備えた空気調和装置の室内機において、高圧ガス分岐管５ｃと低圧ガス分岐管７ｃとを接続して室内熱交換器４０をバイパスする高低圧バイパス管５８を備え、この高低圧バイパス管５８には高低圧バイパス管用開閉弁６０が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１１

Description

本発明は、高圧ガス管、低圧ガス管および液管によって室外機と接続された室内機およびこれを備えた空気調和装置に関するものである。

高圧ガス管、低圧ガス管および液管によって一つの室外機と接続された複数の室内機を備え、それぞれの室内機で冷房・暖房運転を独立に行う空気調和装置として、いわゆる冷暖房フリーマルチエアコンが知られている（特許文献１参照）。
図１３には、このような冷暖房フリーマルチエアコンが示されている。
室外ユニット１００には、冷媒を圧縮する圧縮機１０１と、二つの室外熱交換器１０３Ａ，Ｂとが設けられている。室外熱交換器１０３Ａ，Ｂには、それぞれ、室外側切換弁１０２Ａ，Ｂが設けられており、高圧ガス管１１０及び低圧ガス管１１１との接続を選択的に切り換えるようになっている。
高圧ガス管１１０は、圧縮機１０１からの吐出ガスが導かれる流路となっており、低圧ガス管１１１は、室内機Ａ，Ｂ，Ｃからの低圧ガスが導かれる流路となっている。
室外側切換弁１０２Ａ，Ｂとは反対側となる室外熱交換器１０３Ａ，Ｂの端部には、液管１１２が接続されている。

室内ユニットＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれ、室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃを備えており、各室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃは、室外ユニット１００と高圧ガス管１１０、低圧ガス管１１１および液管１１２によって接続されている。各室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃには、室内側切換弁１０８Ａ，Ｂ，Ｃが設けられており、高圧ガス管１１０及び低圧ガス管１１１との接続を選択的に切り換えるようになっている。また、各室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃには、液管１１２からの液冷媒を膨張させるための膨張弁１０６Ａ，Ｂ，Ｃが設けられている。

上記構成の冷暖房フリーマルチエアコンは、次のように運転される。
一例として、室内ユニットＡ，Ｂが冷房、室内ユニットＣが暖房とされた運転について説明する。
圧縮機１０１によって圧縮された冷媒は、高圧ガス管１１０へと導かれ、この高圧ガス管１１０が室外側切換弁１０２Ｂによって選択されて、室外熱交換器１０３Ｂへと導かれる。
他方の室外熱交換器１０３Ａは、液冷媒の溜まり込みを防止するために、室外切換弁１０２Ａから高圧ガスを導き、逆止弁１０５Ａおよびキャピラリチューブ１３５を通過させて減圧し、液管１１２へと導く。
凝縮器として動作する室外熱交換器１０３Ａを通過して凝縮液化した液冷媒は、液管１１２によって室内ユニットＡ，Ｂへと導かれ、膨張弁１０６Ａ，Ｂで膨張した後、室内熱交換器１０７Ａ，Ｂで蒸発して室内空気を冷却する。これにより、室内ユニットＡ，Ｂは冷房動作を行う。室内熱交換器１０７Ａ，Ｂを通過した冷媒は、室内側切換弁１０８Ａ，Ｂによって選択された低圧ガス管１１１へと導かれ、アキュムレータ１１４を通過して再び圧縮機１０１へと戻される。
室内ユニットＣの室内側切換弁１０８Ｃは、高圧ガス管１１０を選択しており、高圧ガスが室内熱交換器１０７Ｃに導かれ、室内空気を暖める。室内空気を暖めて凝縮液化した冷媒は、液管１１２へと導かれる。

特開平９−３１０９３１号公報（［００１７］〜［００２１］，図１）

一般に、空気調和装置の圧縮機は、その摺動部の潤滑のために、潤滑油が用いられている。この潤滑油は、冷媒に溶け込む性質を有する油が用いられ、その一部が圧縮機から吐出した冷媒とともに室内熱交換器、室外熱交換器等のシステム内を流れ、再び圧縮機に回収されるようになっている。この潤滑油がシステム内を流れる際に熱交換器の内壁に付着すると伝熱を阻害してしまう。さらに、潤滑油が冷媒配管の内壁にも付着することにより、圧縮機へ戻される潤滑油量が低下し、圧縮機の潤滑不足を招くことになる。そこで、熱交換器や冷媒配管の内壁に付着して滞留してしまった潤滑油を回収するために、圧縮機側に潤滑油を回収する油戻し運転が行われる。

上述した従来の冷暖房フリーマルチエアコンでは、液管１１２については、液冷媒が流れるので、この液冷媒とともに油が回収される。したがって、油戻し運転を特に必要としない。
低圧ガス管１１１については、冷房時には、圧縮機の１０１の回転数を増大させてシステム内のガス冷媒流速を上げることにより、また、室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Cから液体のまま冷媒を流出させて低圧ガス管内に液冷媒を流すこと（液バック）により、油戻し運転が行われる。暖房時には、一時的に冷房サイクルに切り換えて疑似デフロスト運転を行い液バックさせることにより、油戻し運転が行われる。

しかし、高圧ガス管１１０は、暖房時にのみ室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Cに高圧ガス冷媒を供給するために用意されるもので、すなわち暖房専用のガス配管とされており、潤滑油が配管内に滞留しやすい。
液バック運転による油回収も考えられるが、高圧ガス管１１０は圧縮機１０１の吐出側に接続されているため、圧縮機１０１の吸入側に高圧ガス管１１０を切換える構成が新たに必要となる。これではコストアップにつながってしまい、現実的でない。
特に近年では、市場要求の高度化により配管長が従来よりも１．５倍以上になり、油の回収がさらに困難となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高圧ガス管の油回収を効率よく簡便に行うことができる室内機およびこれを備えた空気調和装置ならびにその運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の室内機およびこれを備えた空気調和装置ならびにその運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空気調和装置の室内機は、低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって室外機と接続され、前記高圧ガス管または前記液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた空気調和装置の室内機において、前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とを接続して前記室内熱交換器をバイパスするバイパス管を備え、該バイパス管には開閉弁が設けられていることを特徴とする。

高圧ガス管と低圧ガス管とを接続して室内熱交換器をバイパスするバイパス管を室内機に設け、このバイパス管の開閉弁を開とすることにより、高圧ガス管から低圧ガス管へと冷媒が流れる。このように高圧ガス管から低圧ガス管へと向かうガス冷媒流れを形成し、このガス冷媒の流速を用いて、高圧ガス管および低圧ガス管の内壁に付着した油を回収する油戻し運転が可能となる。
特に、室内熱交換器をバイパスさせ、高圧ガス管と低圧ガス管とを接続することとしたので、ユニットの使用状況下に関わらず、常に高い流速でガス冷媒を流すことができ、効果的に油戻しを行うことができる。
また、室内熱交換器をバイパスさせてガス冷媒が室内熱交換器を通過しないようにしたので、油戻し運転時の騒音が室内に伝達されることがない。
また、高圧ガス管、バイパス管および低圧ガス管を順に流れるガス冷媒流れを形成することになるので、高圧ガス管および低圧ガス管を同時に油戻し運転ができ、高圧ガス管および低圧ガス管内の油を短時間で回収することができる。

さらに、本発明の空気調和装置の室内機は、前記バイパス管には、該バイパス管内を流れる冷媒による騒音を防止する騒音防止手段が設けられていることを特徴とする。

高圧ガス管と低圧ガス管とを接続するので、大きな圧力差でガス冷媒が流れることになり、バイパス管内を流れるガス冷媒の減速が大きくなりすぎて、騒音が発生するおそれがある。バイパス管に騒音防止手段を設けることにより、バイパス管の騒音を防止する。
騒音防止手段としては、例えば、バイパス管を剛に固定する固定手段が挙げられる。

さらに、本発明の空気調和装置の室内機は、前記騒音防止手段として、前記バイパス管に設けられた減速手段を用いることを特徴とする。

減速手段により、バイパス流路内を流れる冷媒の流速を調節することとし、騒音の発生を抑える。
減速手段としては、キャピラリチューブが好適である。

また、本発明の空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって前記室外機と接続され、前記高圧ガス管または液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた複数の室内機と、を備えた空気調和装置において、上記のいずれかの室内機を少なくとも一つ備えていることを特徴とする。

また、本発明の空気調和装置の運転方法は、冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって前記室外機と接続され、前記高圧ガス管または液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた複数の室内機と、を備えた空気調和装置の運転方法において、前記室内熱交換器をバイパスさせて前記高圧ガス管と前記低圧ガス管との間にガス冷媒を流す油戻し運転を行うことを特徴とする。

高圧ガス管と低圧ガス管との間にバイパス管を設け、このバイパス管を介してガス冷媒を流すこととしたので、簡便な構成で効率よく油回収を行うことができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、冷暖房フリーマルチエアコン（空気調和装置）の概略構成が示されている。
冷暖房フリーマルチエアコンは、一つの室外ユニット（室外機）１と、複数の室内ユニット（室内機）３と、これらを接続する高圧ガス管５、低圧ガス管７および液管９とを備えている。
室外ユニット１は、例えば２台とされた圧縮機１０と、例えば２台とされた室外熱交換器１２とを備えている。
室外熱交換器１２は、室外空気と熱交換するものであり、通過する冷媒の状態に応じて、凝縮器または蒸発器として動作する。各室外熱交換器１２ａ，ｂとレシーバ２３との間の液管９との間であって、各室外熱交換器１２ａ，ｂの近傍には、それぞれ、室外側膨張弁１３ａ，ｂが設けられている。この室外側膨張弁１３ａ，ｂをバイパスする室外側膨張弁バイパス管１６ａ，ｂが設けられており、各バイパス管１６ａ，ｂには、室外熱交換器１２ａ，ｂからレシーバ２３への冷媒流れを許容し、その逆の流れを阻止する逆止弁１９ａ，ｂが設けられている。一方の第１室外熱交換器１２ａに接続された室外側膨張弁バイパス管１６ａには、逆止弁１９ａの上流側に開閉弁２１が設けられている。
室外側膨張弁１３ａ，ｂのレシーバ２３側に接続された配管は、液管９の合流点９ａにて合流するようになっている。

各圧縮機１０ａ，ｂは、好適にはスクロールコンプレッサが用いられる。これらの圧縮機１０ａ，ｂは、要求される能力に応じて、２台同時に運転する場合もあり、また、１台のみ運転させ、他の１台をバックアップとする場合もある。
圧縮機１０で圧縮された冷媒は、高圧ガス冷媒となり、高圧ガス管５へと吐出される。
なお、冷媒としては、例えばＲ４０１Ａが用いられる。このＲ４０１Ａは、従来の冷媒であるR22，R407C に比べて約1.4倍（5℃）の密度を有し、1.6倍の高圧（5℃）となる高密度高圧冷媒のため、高い冷凍能力を発揮し、圧力損失も少ないという利点を有する。

室外ユニット１内に位置する高圧ガス管５は、分岐点５ａ，ｂにおいて分岐し、それぞれの分岐管６ａ，ｂが高圧ガス管用ポート１４−１において室外側四方弁１４ａ，１４ｂに接続されている。室外側四方弁１４ａ，ｂは、それぞれ、室外熱交換器１２ａ，ｂに接続される室外熱交換器側ポート１４−２と、低圧ガス管７の分岐点７ｄにおいて分岐する低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに接続される低圧ガス管側ポート１４−３と、ストレーナ１７ａ，ｂ及びキャピラリチューブ１８ａ，ｂを介して低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに接続されるバイパス管側ポート１４−４とを備えている。

室外ユニット１内に位置する低圧ガス管７は、アキュムレータ２０を介して、各圧縮機１０ａ，ｂに接続されている。アキュムレータ２０において回収された液冷媒は、液冷媒返送ライン２２ａ，ｂによって各圧縮機１０ａ，ｂに戻されるようになっている。

室外熱交換器１２ａ，ｂは、室外側四方弁１４ａ，ｂに接続される側の反対側に、液管９が接続されている。この室外ユニット１内の液管９には、液冷媒を貯留するレシーバ２３と、冷房運転時に液管９を流れる冷媒に過冷却を与える過冷却器２５とを備えている。過冷却器２５は、液管９を流れる液冷媒の一部を取り出し、膨張弁２５ａによって膨張気化させて冷却した冷媒によって、液管９を流れる液冷媒に過冷却を与えるようになっている。過冷却に用いられて気化したガス冷媒は、アキュムレータ２０に返送される。

室内ユニット３は、複数設けられており、各室内ユニットの構成は同等とされる。
室内ユニット３は、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器４０を備えている。室内熱交換器４０と液管９とを接続する液冷媒用分岐管４４には、膨張弁４２が設けられている。
各室内ユニット３には、高圧ガス管５及び低圧ガス管７の切り換えを行う分流コントローラ４６が設けられている。

分流コントローラ４６は、次のような構成となっている。
分流コントローラ４６は、室内側四方弁４８を備えている。室内側四方弁４８は、高圧ガス管５の主管から分岐された高圧ガス分岐管５ｃに接続される高圧ガス管用ポート４８−１と、室内熱交換器４０側に接続される室内熱交換器側ポート４８−２と、低圧ガス管７の主管から分岐された室内側低圧ガス分岐管７ｃに接続される低圧ガス管用ポート４８−３と、室内側低圧ガス分岐管７ｃの中途位置４９に合流する低圧バイパス管５０に接続される低圧バイパス管用ポート４８−４とを有している。

室内側四方弁４８は、暖房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通する。また、室内側四方弁４８は、冷房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通する。

室内側四方弁４８の上流側の高圧ガス分岐管５ｃには、高圧ガス分岐管用開閉弁５２が設けられている。この高圧ガス分岐管用開閉弁５２を迂回するように高圧ガス分岐管用バイパス流路５４が形成されており、この高圧ガス分岐管用バイパス流路５４には第１キャピラリチューブ５５が設けられている。
室内側四方弁４８の下流側の低圧バイパス管５０には、第２キャピラリチューブ５７が設けられている。
高圧ガス分岐管用バイパス流路５４の上流側の高圧ガス分岐管５ｃと低圧バイパス管５０の下流側（中途位置４９の下流側）の室内側低圧ガス分岐管７ｃとの間には、高低圧バイパス管（バイパス管）５８が設けられている。高低圧バイパス管５８には、高圧ガス分岐管５ｃ側から室内側低圧ガス分岐管７ｃ側に向かって、高低圧バイパス管用開閉弁（開閉弁）６０と第３キャピラリチューブ（減速手段）６２とが順に設けられている。

次に、上記構成の冷暖房フリーマルチエアコンについて、各運転モードに応じてその動作を説明する。
その後、本発明にかかる油戻し運転の一実施形態について説明する。
以下に説明するように、本実施形態にかかる冷暖房フリーマルチエアコンは、要求される凝縮能力・蒸発能力に応じて、室外熱交換器１２の動作を適宜変更するものである。

［全冷房全台運転：運転パターンＣ４］
先ず、夏季のように、全ての室内ユニット３において冷房運転が選択されている場合の動作について、図１を用いて説明する。この場合、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂは凝縮器として動作する。
圧縮機１０ａによって圧縮された高圧ガス冷媒は、高圧ガス管５の各分岐点５ａ，ｂで分岐して、各室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れる。一方、高圧ガス冷媒の一部分（ごく少量）は、室内ユニット３へと接続される高圧ガス管５を通って室内ユニット３へと流れる。なお、本実施形態において、圧縮機は１台のみ用いており、他の１台はバックアップ用とされている。
室外側四方弁１４ａ，ｂでは、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２が連通され、また、低圧ガス管側ポート１４−３とバイパス管側ポート１４−４とが連通されている。したがって、高圧ガス管用ポート１４−１へと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、室外熱交換器側ポート１４−２を通過して、室外熱交換器１２ａ，ｂへと導かれる。一方、室外側四方弁１４ａ，ｂの低圧ガス管側ポート１４−３とバイパス管側ポート１４−４とが連通され、室外側低圧ガス分岐間１５ａ，ｂを通る流路は閉ループとされているので、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂには高圧ガス冷媒は流れず、また、低圧ガス管７の分岐点７ｄから低圧ガス冷媒が流れ込むこともない。ただし、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂ内は低圧ガス冷媒が満たされた状態となっている。

室外熱交換器１２ａ，ｂへと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、外気と熱交換して放熱し、凝縮液化される。凝縮液化した高圧液冷媒は、レシーバ２３を通過し、過冷却器２５で過冷却された後、液管９を通って室内ユニット３へと導かれる。なお、室外ユニット１と室内ユニット３とを接続する液管９は、その長さが１００ｍを超えるので、このように過冷却をつけて液管９内での液冷媒の蒸発を避けることが望ましい。

室内ユニット３側へと流れ込んだ高圧液冷媒は、各室内ユニット３に接続された高圧ガス分岐管５ｃに分岐した後、各室内ユニット３の膨張弁４２で絞られて膨張させられる。その後、液冷媒は室内熱交換器４０で蒸発して、室内空気から熱を奪い冷却する。蒸発気化した低圧ガス冷媒は、分流コントローラ４６の室内側四方弁４８へと流れ込む。室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。したがって、室内熱交換器４０からの低圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通り、室内側低圧ガス分岐管７ｃへと流れ込んだ後、主管である低圧ガス管７を通って室外ユニット１へと導かれる。

分流コントローラ４６内では、高圧ガス冷媒について、次のような冷媒流れが形成されている。高圧ガス管５から各室内ユニット３に分岐した高圧ガス分岐管５ｃを通って流れ込んだ高圧ガス冷媒は、高圧ガス分岐管用開閉弁５２が閉とされているので、高圧ガス分岐管用バイパス流路５４を通り、第１キャピラリチューブ５５で減圧される。減圧されたガス冷媒は、室内側四方弁４８を通り、低圧バイパス管５０へと流れ込み、第２キャピラリチューブ５７で絞られて流量調整された後、中途位置４９において室内側低圧ガス分岐管７ｃに合流する。このように、高圧ガス分岐管５ｃの高圧ガス冷媒を室内側四方弁４８を介して流すようにしたので、高圧ガス分岐管５ｃにおいて高圧ガスが滞留することがなく、ひいては、主管である高圧ガス管５において高圧ガスが滞留することがない。したがって、高圧ガス管５（もしくは高圧ガス分岐管５ｃ）内で高圧ガス冷媒が放熱・凝縮してしまい、液冷媒が高圧ガス管５内に溜まり込むことが防止される。特に、室外ユニット１と室内ユニット３とを接続する高圧ガス管５の配管長は１００ｍを超え、たとえ配管を断熱したとしてもその放熱量は無視できないものとなるため、このような高圧ガス冷媒を分流コントローラ４６によって流動させる冷媒回路が有効となる。
一方、分流コントローラ４６の高低圧バイパス管用開閉弁６０は閉とされているので、高低圧バイパス管５８には高圧ガス冷媒が流れない。

低圧ガス管７を通って室外ユニット１に流れ込んだ低圧ガス冷媒は、アキュムレータ２０で液冷媒が除去された後、圧縮機１０ａへと戻される。
このように、全冷房全台運転では、要求される凝縮能力が大きいため、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂが凝縮器として運転される。

［全冷房運転（停止ユニット有）：運転パターンＣ４’］
図２に示すように、全冷房運転であっても、全ての室内ユニット３の送風ファン（図示せず）が動作している場合に限らず、何台かは（同図においては室内ユニット３ｄ）送風ファンが回転せず、停止ユニットとされている場合もある。この場合、要求される凝縮能力は依然として大きい（例えば能力の１００％）ので、室外熱交換器１２ａ，ｂは２台とも凝縮器として動作する。
なお、この運転パターンの場合にも、高圧ガス分岐管５ｃと低圧ガス分岐管７ｃとを連通する高低圧バイパス管５８に設けられた高低圧バイパス管用開閉弁６０は閉じられている。

［冷房主体（冷房期）：運転パターンＣ４”］
図３に示すように、夏季のような冷房期であっても、１又は複数台の室内ユニット３（同図においては室内ユニット３ａのみ）が暖房運転を選択されている場合がある。この場合、要求される凝縮能力は依然として大きい（例えば能力の１００％）ので、室外熱交換器１２ａ，ｂは２台とも凝縮器として動作する。
室内ユニット３ａは、室内側四方弁４８を切り換えることによって、冷房運転から暖房運転へと切り換えられる。つまり、室内側四方弁４８は、冷房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通していたものを、暖房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通するように切り換えられる。

その後、高圧ガス分岐管用開閉弁５２が開けられる。この開閉弁５２が開けられる直前には、高圧ガスは、高圧ガス分岐管用バイパス流路５４に設けた第１キャピラリチューブ５５によって高圧ガスの圧力が減じられて低圧ガスに近い圧力まで減じられているので、高圧ガス管用ポート４８−１には、低圧ガスに近い圧力が加わっている。この状態で室内側四方弁４８を切り換えて、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを接続するので、切り換え時における圧力差を可及的に小さくすることができ、室内側四方弁４８の切り換え時における騒音を防止することができる。
このように室内側四方弁４８が切り換えられると、高圧ガス冷媒は、室内熱交換器４０へと導かれ、この室内熱交換器４０で凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０で液化した高圧液冷媒は、液冷媒用分岐管４４を通って、主管である液管９へと合流する。

なお、この運転パターンの場合にも、高圧ガス分岐管５ｃと低圧ガス分岐管７ｃとを連通する高低圧バイパス管５８に設けられた高低圧バイパス管用開閉弁６０は閉じられている。

［冷房主体（中間期：室外ファンコントロール範囲内）：運転パターンＣ２］
図４には、春季や秋季のような中間期であって、冷房運転を行う室内ユニット３の台数が、暖房運転を行う室内ユニット３の台数よりも多い冷房主体の運転を行う場合が示されている。また、室外温度が冬季のように低すぎず（例えば５℃以上）、室外熱交換器１２ａ，ｂに設けた室外ファン（図示せず）の運転・停止（又は室外ファンの回転数制御）によって凝縮能力をコントロールできる範囲における場合である。

この運転パターンでは、夏季のように要求冷房能力が大きくなく、したがって要求される凝縮能力が比較的小さい（例えば能力の５０％）ので、第２室外熱交換器１２ｂは停止されている。この第２室外熱交換器１２ｂの停止は次のように行われる。
第２室外熱交換器１２ｂに接続された室外側四方弁１４ｂを切り換えて、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２との連通を切り、高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とを連通させ、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とを連通させる。これにより、圧縮機１０ａから吐出された高圧ガスを第２室外熱交換器１２ｂに流さないようにする。また、第２室外熱交換器１２ｂに接続された室外側膨張弁１３ｂを全閉にする。

他方の第１室外熱交換器１２ａの下流側の室外側膨張弁１３ａは全開とされており、また、室外側膨張弁バイパス管１６ａに設けた開閉弁２１も開とされている。

暖房運転を行う室内ユニット３ａの分流コントローラ４６は、次のように動作される。
分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。したがって、高圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通って、室内熱交換器４０へと導かれ、この室内熱交換器４０で凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０で液化した高圧液冷媒は、液冷媒用分岐管４４を通って、主管である液管９へと合流する。

［冷房主体（中間期：室外ファンコントロール範囲内）：運転パターンＣ１］
図５には、図４を用いて説明した運転パターンＣ２に類似した運転パターンが示されている。本運転パターンＣ１と運転パターンＣ２とは、要求される凝縮能力が本運転パターンＣ１の方が小さい（例えば能力の０〜５０％程度）点で異なる。したがって、運転パターンＣ２では、第１室外熱交換器１２ａの下流側に配置された室外側膨張弁１３ａおよび室外側膨張弁バイパス管１６ａの開閉弁２１のいずれもが全開となっていたが、本運転パターンＣ１では室外側膨張弁１３ａをステップ的に中間段階の開度に絞り、室外側膨張弁バイパス管１６ａの開閉弁２１を全閉としている。このようにして、室外ユニット１において発揮される凝縮能力を調整している。

［冷暖バランス（冷房≒暖房，低外気温室内小容量）：運転パターンＣ２’］
図６には、室内ユニット３の冷房運転をしている台数と暖房運転をしている台数が等しく、各室内熱交換器４０が小容量でバランスしている冷暖バランス運転のときであって、かつ冬季のように外気温が低い場合が示されている。

同図において、室内ユニット３ａ，ｂは暖房運転が選択され、室内ユニット３ｃ，ｄは冷房運転が選択されている。暖房運転時および冷房運転時における分流コントローラ４６の動作は上述の通りである。
すなわち、暖房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。
冷房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。

本運転パターンＣ２’では、第１室外熱交換器１２ａを凝縮器として、第２室外熱交換器１２ｂを蒸発器として運転している。
すなわち、室外側膨張弁１３ａおよび室外側膨張弁バイパス管１６ａに設けた開閉弁２１を開として第１室外熱交換器１２ａを凝縮器として動作させている。
第２室外熱交換器１２ｂに接続されている室外側四方弁１４ｂによって室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とが連通されているので、液管９の合流点９ａから高圧液冷媒が室外側膨張弁１３ｂへと流れ込む。室外側膨張弁１３ｂは絞り弁として動作するように開度調整がなされており、ここで高圧液冷媒が膨張させられて第２室外熱交換器１２ｂへと流され、外気との熱交換により蒸発させられるようになっている。これにより、第２室外熱交換器１２ｂを蒸発器として動作させている。

本運転パターンＣ２’では、低外気温に見合った低圧で圧縮機１０を運転させると、必要な高圧を維持するために圧縮機の周波数が増大し、システム内を循環する冷媒量が多くなってしまう。しかし、各室内熱交換器４０が小容量でバランスしているので、冷媒循環量が多くなると冷暖混在運転のバランスを失うおそれがある。
また、低外気温とされているので、室外熱交換器１２ａ，ｂをともに停止させておくと（これらの室外熱交換器１２ａ，ｂは暖房運転に備えて蒸発器の状態で待機している）、室外熱交換器１２ａ，ｂ内に冷媒が凝縮して大量に溜まり込んでしまうおそれがある。
そこで、第１室外熱交換器１２ａを凝縮器として、かつ第２室外熱交換器１２ｂを蒸発器として動作させることにより、室外熱交換器１２ａ，ｂで冷媒を常に流動させることを可能にして、冷媒の溜まり込みを防いでいる。また、冷媒循環量を増加させることができるので、必要な圧縮機の周波数を維持することができる。

［冷暖バランス（冷房≒暖房、低圧許容範囲）：運転パターンＣ０］
図７には、室内ユニット３の冷房運転をしている台数と暖房運転をしている台数が等しい冷暖バランス運転の場合が示されている。本運転パターンＣ０は、図６を用いて示した運転パターンＣ２’と異なり、室内ユニット３の暖房運転をしている各室内熱交換器４０の容量が比較的大きく、しかも、外気温に対応する飽和蒸気圧を考慮しても室外熱交換器１２ａ，ｂにおける液冷媒の溜まり込みが許容される範囲（低圧許容範囲）となっている。
したがって、本運転パターンＣ０では、室外熱交換器１２ａ，ｂのいずれも停止すなわち冷媒を流さないようになっており、凝縮器としても蒸発器としても動作させていない。すなわち、室外側四方弁１４ａ，ｂの高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とを連通させ、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とを連通させて、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２との連通を切る。
冷房運転に供される高圧液冷媒は、暖房運転をしている室内ユニット３ａ，ｂの室内熱交換器４０において凝縮した高圧液冷媒が用いられる。

本運転パターンにおいても、暖房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。
また、冷房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。

［全暖房全台運転：運転パターンＥ４］
次に、冬季のように、全ての室内ユニット３において暖房運転が選択されている場合の動作について、図８を用いて説明する。この場合、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂは蒸発器として動作する。

圧縮機１０ａによって圧縮された高圧ガス冷媒は、高圧ガス管５を通って室内ユニット３へと導かれる。高圧ガス冷媒のごく一部は、高圧ガス管５の分岐点５ａ，ｂにおいて分岐して各室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れ込む。室外側四方弁１４ａ，ｂは、高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とが連通され、また、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とが連通されている。したがって、室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、バイパス管側ポート１４−４を通って、キャピラリチューブ１８ａ，ｂで減圧された後、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに合流する。室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂ内の低圧ガス冷媒は、アキュムレータ２０を通過して、再び圧縮機１０ａへと戻される。また、室外熱交換器１２ａ，ｂから導かれる低圧ガス冷媒も、室外側四方弁１４ａ，ｂを介して室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに流れるようになっている。

高圧ガス管５によって室内ユニット３へと導かれた高圧ガス冷媒は、各高圧ガス分岐管５ｃを通過して、各分流コントローラ４６へと流れ込む。分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。したがって、高圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通って、室内熱交換器４０へと導かれ、この室内熱交換器４０で凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０で液化した高圧液冷媒は、液冷媒用分岐管４４を通って、主管である液管９へと合流する。この高圧液冷媒は、液管９によって室外ユニット１へと導かれ、室外熱交換器１２ａ，ｂの上流側に位置する室外側膨張弁１３ａ，ｂによって減圧させられて低圧液冷媒とされた後に、室外熱交換器１２ａ，ｂへと送られる。低圧液冷媒は、室外熱交換器１２ａ，ｂにおいて外気から熱を奪うことにより蒸発して低圧ガス冷媒とされる。低圧ガス冷媒は、上述のように、室外側四方弁１４ａ，ｂへと導かれた後、低圧ガス分岐管１５ａ，ｂを通って圧縮機１０ａへと戻される。

［暖房主体（暖房期）：運転パターンＥ４’］
図９に示すように、冬季のような暖房期であり殆どの室内ユニット３が暖房運転とされていても、一部の室内ユニット（図においては室内ユニット３ｄ）のみが冷房運転を選択している場合がある。
この場合には、室内ユニット３ｄの分流コントローラを冷房運転時の設定に変更されている。すなわち、室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。
このように暖房運転から冷房運転に切り換える場合、高圧ガス分岐管用開閉弁５２を開から閉にして、高圧ガスを高圧ガス分岐管用バイパス流路５４に流して第１キャピラリチューブ５５で減圧した後に、室内側四方弁４８を切り換える。このようにすることで、切り換え時における圧力差を可及的に小さくすることができ、室内側四方弁４８の切り換え時における騒音を防止することができる。

室外熱交換器１２ａ，ｂについては、暖房期でありシステム全体として要求される蒸発能力が依然として大きい（例えば能力の１００％）ので、上述の運転パターンＥ４（図８参照）と同様に、蒸発器として動作している。

［暖房主体（中間期）：運転パターンＥ２］
図１０に示すように、暖房運転が選択されている室内ユニット３の台数が冷房運転が選択されている室内ユニット３の台数よりも多く、しかも春季や秋季のような中間期の場合の運転パターンが示されている。
本運転パターンでは、冬季ほど蒸発能力が要求されない（例えば能力の５０％程度）ので、第一室外熱交換器１２ａの膨張弁１３ａを全閉として第１室外熱交換器１２ａを停止し、第２室外熱交換器１２ｂのみを蒸発器として動作させている。

［油戻し運転］
以下に、本発明にかかる油戻し運転について説明する。
図１１には、高圧ガス管５及び低圧ガス管７に貯まった圧縮機１０の潤滑油を圧縮機１０へと返送する油戻し運転の冷媒回路が示されている。
本油戻し運転は、暖房運転時（例えば、上述の全暖房全台運転：運転パターンＥ４）に、室内側四方弁４８を切り換えて高圧ガス管５と室内熱交換器４０との高圧ガス冷媒流れを切断した後に、高圧ガス分岐管５ｃと低圧ガス分岐管７ｃとを連通する高低圧バイパス管（バイパス管）５８の高低圧バイパス管用開閉弁（開閉弁）６０を開とすることによって行われる。このとき、分流コントローラ４６内を流れる高圧ガスは、高低圧バイパス管５８を通って、高圧ガス分岐管５ｃから低圧ガス分岐管７ｃへと流される。なお、高圧ガス分岐管用開閉弁５２は開とされているが、この開閉弁５２を通り、室内側四方弁４６及び第２キャピラリチューブ５７を通る圧力損失よりも、高低圧バイパス管５８を通る圧力損失が小さくなるように第３キャピラリチューブ６２の圧力損失を設定しているので、殆どの高圧ガス冷媒は高低圧バイパス管５８内を流れる。

第３キャピラリチューブ６２は、高低圧バイパス管５８を通過するガス冷媒の流速を調整する役割を有している。つまり、高低圧バイパス管５８を通過するガス冷媒の流速が過剰に大きい場合、高低圧バイパス管５８で騒音が発生するおそれがある。そこで、第３キャピラリチューブ６２によって流速を落とし、騒音の発生を防止している。このように第３キャピラリチューブ６２は、騒音防止のための減速手段として用いられている。
また、キャピラリチューブ６２は、配管が螺旋状に巻回された形状とされているのでそれ自体が直線状配管に対して高い剛性を有しており、振動に対する固有値を増大させている。また、図示しないが、高低圧バイパス管５８を近傍の剛性を有する部材（例えばフレーム）に固定して、振動発生を防ぐようにしても良い。

以上の通り、本実施形態によれば、次のような作用効果を奏する。
高低圧バイパス管５８を高圧ガスが流れるようにして、高低圧バイパス管５８よりも室内熱交換器４０側の冷媒流路をショートカットする冷媒回路を形成することとしたので、高低圧差を維持したまま高圧ガスを高圧ガス管５から低圧ガス管７に流すことができる。これにより、室内外の負荷に関わらず、ガス冷媒の流速を高く保つことができ、冷媒配管内壁に付着した潤滑油を効果的に回収することができる。

ガス冷媒の圧力損失となる室内熱交換器４０をバイパスさせ、高圧ガス分岐管５ｃと室内側低圧ガス管７ｃとを接続することとしたので、高い流速でガス冷媒を流すことができ、効果的に油戻しを行うことができる。特に、冷媒としてＲ４１０Ａを用いた場合、圧力損失が少ないので、従来と同等の圧力損失を許容するとすれば配管径を小さくすることができる。これにより、ガス冷媒の流速をさらに上げることでき、より効率的に油回収を行うことができる。

室内熱交換器４０をバイパスさせてガス冷媒が室内熱交換器４０を通過しないようにしたので、油戻し運転時の騒音が室内に伝達されることがない。

高圧ガス管５、高圧ガス分岐管５ｃ、高低圧バイパス管５８、室内側低圧ガス分岐管７ｃ、低圧ガス管７を順に流れるガス冷媒流れを形成して油戻しを行うこととしたので、これらの管内を同時にかつ短時間で洗浄（油回収）することができる。

高低圧バイパス管５８を追加するという簡便な構成により油戻し運転が実現できるので、コストを最小限に抑えることができる。

液バックのように液冷媒を圧縮機に戻す必要がないので、圧縮機のドーム下温度を低下させることなく所定値以上に維持することができる。したがって、圧縮機内の油濃度が低下することがなく、潤滑不足による圧縮機の破損を回避することができる。また、ドーム下温度が低下しないので、油戻し運転終了後に暖房運転に切り換えた場合、即座に高圧を上昇させることができるので暖房の立ち上がりを早くすることができる。

液バックのように低圧液冷媒を室内熱交換器に流す必要がないので、室内熱交換器の温度が下がることはない。したがって、油戻し運転終了後の暖房運転に切り換えた場合、暖房の立ち上がりを早くすることができる。

なお、図１２に示すように、高低圧バイパス管５８を用いずに、高圧ガス分岐管５ｃと室内側低圧ガス分岐管７ｃとをショートカットする構成を実現することも可能である。
同図には、分流ユニット４６’が示されている。この分流ユニット４６’は、上述の分流ユニット４６の高低圧バイパス管５８を省略し、かつ、第２キャピラリチューブ５７に代えて、可変絞り５７’が設けられている。これにより、高圧ガス分岐管５ｃと室内側低圧ガス分岐管７ｃとをショートカットする流路を形成することができる。このショートカット流路を形成して油戻し運転を行う場合には、可変絞り５７’の絞りを開いて流路抵抗を少なくし、ガス冷媒流れの流速を増大させるようにしている。

本実施形態によれば、室外熱交換器１２を２台としたが、その台数はこれに限定されず、要求される能力に応じて適宜変更される。
また、室内ユニット３の数も適用対象に応じて適宜変更される。
また、圧縮機１０を２台としたが、圧縮機台数はこれに限定されず、要求される能力に応じて適宜変更される。

本発明の冷暖房フリーマルチエアコンであり、全冷房全台運転の運転パターンを示した概略構成図である。停止室内ユニットがある場合の全冷房運転の運転パターンを示した概略構成図である。冷房期における冷房主体運転の運転パターンを示した概略構成図である。中間期における冷房主体運転であって室外ファンのコントロール範囲内の運転パターンを示した概略構成図である。中間期における冷房主体運転であって室外ファンのコントロール範囲内であり要求される凝縮能力が比較的小さい場合の運転パターンを示した概略構成図である。冷暖バランス運転であって低外気温の運転パターンを示した概略構成図である。冷暖バランス運転であって低圧が許容範囲内の運転パターンを示した概略構成図である。全暖房全台運転の運転パターンを示した概略構成図である。暖房期における暖房主体運転の運転パターンを示した概略構成図である。中間期における暖房主体運転の運転パターンを示した概略構成図である。油戻し運転の運転パターンを示した概略構成図である。油戻し運転の変形例を示した概略構成図でさる。従来の冷暖房フリーマルチエアコンを示した概略構成図である。

符号の説明

１室外ユニット（室外機）
３室内ユニット（室内機）
５高圧ガス管
７低圧ガス管
９液管
４８室内側四方弁
５０低圧バイパス管
５５第１キャピラリチューブ
５７第２キャピラリチューブ
５８高低圧バイパス管（バイパス管）
６０高低圧バイパス管用開閉弁（開閉弁）
６２第３キャピラリチューブ（騒音防止手段，減速手段）

Claims

低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって室外機と接続され、前記高圧ガス管または前記液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた空気調和装置の室内機において、
前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とを接続して前記室内熱交換器をバイパスするバイパス管を備え、該バイパス管には開閉弁が設けられていることを特徴とする空気調和装置の室内機。
前記バイパス管には、該バイパス管内を流れる冷媒による騒音を防止する騒音防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置の室内機。
前記騒音防止手段は、前記バイパス管に設けられた減速手段とされていることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置の室内機。
冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、
低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって前記室外機と接続され、前記高圧ガス管または液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた複数の室内機と、を備えた空気調和装置において、
請求項１から３のいずれかに記載された室内機を少なくとも一つ備えていることを特徴とする空気調和装置。
冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、
低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって前記室外機と接続され、前記高圧ガス管または液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた複数の室内機と、を備えた空気調和装置の運転方法において、
前記室内熱交換器をバイパスさせて前記高圧ガス管と前記低圧ガス管との間にガス冷媒を流す油戻し運転を行うことを特徴とする空気調和装置の運転方法。